傳動(dòng)軸與內(nèi)卸荷機(jī)構(gòu)數(shù)字化設(shè)計(jì)與仿真

1、哈 爾 濱 理 工 大 學(xué)數(shù)字化設(shè)計(jì)與仿真技能訓(xùn)練題 目：傳動(dòng)軸與內(nèi)卸荷機(jī)構(gòu)數(shù)字化設(shè)計(jì)與仿真 專 業(yè)：機(jī)械設(shè)計(jì)及其自動(dòng)化 班 級(jí)：機(jī)械 學(xué) 號(hào)： 姓 名： 指導(dǎo)教師： 2014年摘 要在一些機(jī)械傳動(dòng)傳動(dòng)裝置中，經(jīng)常會(huì)用到帶傳動(dòng)，帶傳動(dòng)一般都是用在整個(gè)機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的第一級(jí)，主軸箱第一軸負(fù)擔(dān)著動(dòng)力輸入的重負(fù)，而第一軸除皮帶輪外的受力不大，沒有必要為抵消皮帶的拉力而選用大的軸承和軸，所以用卸荷式帶輪結(jié)構(gòu)更劃算。一般卸荷式帶輪結(jié)構(gòu)分為內(nèi)卸荷式帶輪結(jié)構(gòu)和外卸荷式帶輪結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)把上述徑向拉力讓床頭箱來(lái)負(fù)擔(dān)，動(dòng)力經(jīng)過花鍵套傳遞給第一軸，使第一軸只受來(lái)自電動(dòng)機(jī)的扭矩作用，而沒有任何彎矩的作用，不僅結(jié)構(gòu)合理

2、，而且可使主軸箱內(nèi)部結(jié)構(gòu)緊湊。實(shí)際的結(jié)構(gòu)是在軸的安裝的機(jī)架上會(huì)有一個(gè)凸出的筒狀結(jié)構(gòu).軸從這個(gè)筒的內(nèi)孔中穿過.皮帶輪浮動(dòng)裝在軸上,只能傳遞扭矩到軸上.皮帶輪是要受到皮帶的拉力的,但皮帶輪是要通過滾動(dòng)軸承裝在這個(gè)筒狀結(jié)構(gòu)上的外圓上.將皮帶的拉力傳遞到機(jī)架上去了。它由中間傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和卸荷機(jī)構(gòu)組成，中間傳動(dòng)機(jī)構(gòu)由傳動(dòng)套和傳動(dòng)套與主軸之間的連接鍵以及傳動(dòng)套與帶輪之間的連接鍵組成；卸荷機(jī)構(gòu)是由卸荷連接座和卸荷軸承元件組成，卸荷軸承元件安裝在卸荷連接座上。中間傳動(dòng)機(jī)構(gòu)安裝在主軸和帶輪之間，當(dāng)皮帶帶動(dòng)帶輪旋轉(zhuǎn)時(shí)，傳動(dòng)套帶動(dòng)主軸旋轉(zhuǎn)，帶輪的張力通過卸荷連接座傳遞至主軸支架上，主軸不受該張力的影響；而且由于帶輪由安

3、裝在主軸支架的卸荷軸承支撐，也避免了帶輪自重對(duì)主軸的影響，因此主軸不會(huì)發(fā)生撓曲變形，為主軸的旋轉(zhuǎn)精度提供了基本保證。目 錄一、技能訓(xùn)練的目的.4二、主要技術(shù)參數(shù)與要求.5三、原理分析與設(shè)計(jì)計(jì)算5四、參數(shù)化設(shè)計(jì)與仿真11五、快速成型與分析.12六、工程圖樣設(shè)計(jì).12七、技術(shù)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià) 13結(jié)束語(yǔ).15參考資料.16一、技能訓(xùn)練的目的數(shù)字化設(shè)計(jì)與仿真技能訓(xùn)練是在學(xué)習(xí)相關(guān)專業(yè)方向課和專業(yè)選修課程后，進(jìn)行的一次綜合性設(shè)計(jì)技能訓(xùn)練。通過綜合技能訓(xùn)練，使學(xué)生能夠運(yùn)用所學(xué)過的基礎(chǔ)課、學(xué)科基礎(chǔ)課、專業(yè)平臺(tái)課和專業(yè)方向課的有關(guān)理論知識(shí)，以及實(shí)習(xí)、實(shí)驗(yàn)等實(shí)踐技能，達(dá)到鞏固、加深和拓展所學(xué)知識(shí)的目的。通過對(duì)機(jī)械系統(tǒng)中

4、的某些典型機(jī)構(gòu)的分析與現(xiàn)代設(shè)計(jì)技術(shù)練習(xí)，使學(xué)生們加深對(duì)機(jī)電產(chǎn)品的現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法、設(shè)計(jì)過程和設(shè)計(jì)技巧的理解；通過對(duì)典型機(jī)構(gòu)的三維設(shè)計(jì)和仿真設(shè)計(jì)的綜合性訓(xùn)練，使學(xué)生們鞏固并加強(qiáng)對(duì)三維設(shè)計(jì)和三維高級(jí)應(yīng)用技術(shù)的認(rèn)知；通過對(duì)典型機(jī)構(gòu)的工程設(shè)計(jì)、設(shè)計(jì)計(jì)算和技術(shù)文件的編寫，使學(xué)生們掌握查閱相關(guān)工程設(shè)計(jì)手冊(cè)、設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)計(jì)資料的方法，鞏固并加深對(duì)實(shí)用設(shè)計(jì)技術(shù)知識(shí)的認(rèn)知。通過對(duì)典型機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，使學(xué)生們能夠獲得機(jī)電產(chǎn)品現(xiàn)代設(shè)計(jì)技術(shù)的綜合性技能訓(xùn)練，提高工程技術(shù)設(shè)計(jì)的能力，加強(qiáng)三維技術(shù)設(shè)計(jì)的能力，提高分析和解決技術(shù)問題的能力及創(chuàng)新意識(shí)，為培養(yǎng)高素質(zhì)的機(jī)械工程技術(shù)人才奠定基礎(chǔ)。二、主要技術(shù)參數(shù)與要求題目03：傳動(dòng)軸與內(nèi)

5、卸荷機(jī)構(gòu)數(shù)字化設(shè)計(jì)與仿真技術(shù)參數(shù)與要求：電動(dòng)機(jī)功率P=3.5kW、轉(zhuǎn)速n=1440r/min，傳動(dòng)軸轉(zhuǎn)速1000 r/min。傳動(dòng)軸上有一用于變速的三聯(lián)滑移齒輪塊，模數(shù)2.5mm，齒數(shù)分別為：24、30和36。三、原理分析與設(shè)計(jì)計(jì)算以帶輪為驅(qū)動(dòng)力的轉(zhuǎn)=傳動(dòng)系統(tǒng)，帶輪為整個(gè)傳動(dòng)系統(tǒng)的第一級(jí)，與電動(dòng)機(jī)直接相連，一般會(huì)使第一軸承受很大的拉力，沒有必要為抵消皮帶的拉力而選用大的軸承和軸，所以用卸荷式帶輪結(jié)構(gòu)。傳動(dòng)系統(tǒng)的中間傳動(dòng)機(jī)構(gòu)由傳動(dòng)套和傳動(dòng)套與主軸之間的連接鍵以及傳動(dòng)套與帶輪之間的連接鍵組成，卸荷機(jī)構(gòu)是由卸荷連接座和卸荷軸承元件組成，卸荷軸承元件安裝在卸荷連接座上。中間傳動(dòng)機(jī)構(gòu)安裝在主軸和帶輪之間

6、，當(dāng)皮帶帶動(dòng)帶輪旋轉(zhuǎn)時(shí)，傳動(dòng)套帶動(dòng)主軸旋轉(zhuǎn)。在皮帶的作用下，帶輪分別作用有扭矩和徑向力，帶輪的徑向力經(jīng)滾動(dòng)軸承和軸承支座傳至箱體，帶輪的扭矩通過端蓋及端蓋與轉(zhuǎn)軸之間的鍵傳至轉(zhuǎn)軸，只承受一定的扭矩，徑向力和彎矩被分擔(dān)掉一部分，達(dá)到卸荷效果和精度要求。圖一（一）帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)1確定計(jì)算功率 工況系數(shù) = 1.1 = =3.5×1.1=3.85kw2 選取V帶型號(hào) 根據(jù)、n,選取A型V帶，=100mm3 確定帶輪直徑、1）選小帶輪直徑=100mm2）驗(yàn)算帶速vv=7.536m/s,5 m/s<7.536<25 m/s,滿足要求3）確定從動(dòng)輪基準(zhǔn)直徑 =144mm, 取標(biāo)準(zhǔn)值= 1、

7、140mm 4）計(jì)算實(shí)際傳動(dòng)比i i = =1.45）驗(yàn)算傳動(dòng)比相對(duì)誤差題目的理論傳動(dòng)比： = =1.44傳動(dòng)比相對(duì)誤差： = 0.285% < 5% , 合格4定中心距和基準(zhǔn)帶長(zhǎng)1）初定中心距0.7 ，取=400mm2）計(jì)算帶的計(jì)算基準(zhǔn)長(zhǎng)度=1177.8mm,取標(biāo)準(zhǔn)值=1120mm3）計(jì)算實(shí)際中心距=371.1mm4）確定中心距調(diào)整范圍=404.7mm,取=405mm=354.3mm,取=354mm5 驗(yàn)算包角，合格6 確定V帶根數(shù)z1）確定額定功率由及,求得=1.3kW2）確定各修正系數(shù)功率增量：查表得= 0.13 kW包角系數(shù)：查表得=0.99長(zhǎng)度系數(shù) ：查表得=0.913）確定V

8、帶根數(shù)z=2.99根取z=3根7確定單根V帶初拉力 查表得單位長(zhǎng)度質(zhì)量q = 0.10kg/m=131N8計(jì)算壓軸力=785N（二）軸承的選擇：若已經(jīng)給出軸承的預(yù)期壽命L10轉(zhuǎn)速幾何當(dāng)量載荷P按下式可求得軸承的計(jì)算額定壽命C = 確定各參數(shù)：mm,取d=20mmP = =392N球軸承取 = 3載荷系數(shù) = 1.2溫度系數(shù) = 0.95假設(shè)每天8h工作, =16000所以C = = 3kN根據(jù)傳動(dòng)軸外卸荷結(jié)構(gòu)、大帶輪直徑及傳動(dòng)軸的最小直徑，且軸承只受徑向載荷，選取軸承6204（三）軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1最小軸徑軸直徑為16mm軸段長(zhǎng)度 18 mm2軸直徑為18mm 小徑為16.2mm 軸段安裝端蓋，軸

9、上加工矩形鍵槽，軸段長(zhǎng)度65mm 3軸段安裝兩個(gè)6204深溝球軸承6207.內(nèi)徑為20mm 所以軸直徑為20mm4軸段軸直徑25mm，因安放一個(gè)6005號(hào)軸承 軸段長(zhǎng)度12mm。5軸段安裝三聯(lián)滑移齒輪，尺寸略。6軸端安裝深溝球軸承6202，其內(nèi)徑為20mm，所以軸段直徑16mm。7傳動(dòng)軸結(jié)構(gòu)如圖一所示。（四）端蓋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)端蓋連接處有一個(gè)矩形鍵 所以要去除端蓋內(nèi)壁1.4mm厚度，在端部需要有M6×4固定螺釘，端口為了在安裝時(shí)與軸減少碰撞應(yīng)留出空隙為0.2 其他尺寸見圖一（五）軸承蓋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軸承蓋起到固定軸承外圈，和密封的作用。小端直徑根據(jù)深溝球軸承6204外圈直徑，取47mm，軸段長(zhǎng)度

10、14mm。大端安裝氈圈45，故內(nèi)徑為46mm。結(jié)構(gòu)及尺寸見圖二。圖二（六） 密封圈的選擇根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)JB/ZQ 4606-1997選擇氈圈FJ145-79。（七） 螺栓選擇根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)GB/T5781選擇帶輪與端蓋及軸承蓋聯(lián)接螺栓為M6×4。軸承支座與箱體聯(lián)接螺栓為M10×4。四、參數(shù)化設(shè)計(jì)與仿真軸承類運(yùn)動(dòng)仿真 效果不明顯 （略）五、快速成型與分析六、工程圖樣設(shè)計(jì)七、技術(shù)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)對(duì)軸與端蓋之間的鍵做技術(shù)和經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)1 加權(quán)評(píng)價(jià)法 表1 鍵加權(quán)系數(shù)使用性能使用壽命價(jià)格加工性裝配性外觀回收性ki使用性能134422160.22使用壽命323112120.17價(jià)格122432140.2加工

11、性012333120.17裝配性03013290.12外觀231113110.16回收性222121100.14842 專家評(píng)價(jià)（如表2）表2 鍵的專家評(píng)價(jià)性能指標(biāo)加權(quán)系數(shù)qi評(píng)價(jià)分?jǐn)?shù)Xi很好（4分）較好（3分）一般（2分）較差（1分）很差（0分）技術(shù)性使用性能0.22使用壽命0.17加工性0.17裝配性0.12經(jīng)濟(jì)行價(jià)格0.2社會(huì)性外觀0.16回收性0.14各項(xiàng)得分2.521.1400.170總評(píng)得分3.83/4=0.95753評(píng)價(jià)得分（ n專家人數(shù)）綜合評(píng)價(jià)得分：0.9575技術(shù)評(píng)價(jià)得分：0.49經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)得分：0.8 結(jié)束語(yǔ)1、本次課程設(shè)計(jì)是針對(duì)機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)這門專業(yè)課程的基礎(chǔ)知識(shí)的一次綜合

12、性應(yīng)用設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)過程中應(yīng)用了機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)械原理、工程力學(xué)等已經(jīng)學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)學(xué)科，對(duì)很多知識(shí)點(diǎn)又加深了印象。2、本次課程設(shè)計(jì)充分應(yīng)用了以前所學(xué)習(xí)的知識(shí)，并應(yīng)用這些知識(shí)來(lái)分析和解決實(shí)際問題。3、本次課程設(shè)計(jì)進(jìn)一步掌握了機(jī)械設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)思路和設(shè)計(jì)切入點(diǎn)，同時(shí)得到了對(duì)機(jī)械零部件的傳動(dòng)設(shè)計(jì)和動(dòng)力計(jì)算能力以及應(yīng)用各種資料和實(shí)際動(dòng)手的能力的提高。4、本次課程設(shè)計(jì)進(jìn)一步規(guī)范了制圖要求，熟悉運(yùn)用計(jì)算機(jī)來(lái)繪圖，掌握了機(jī)械設(shè)計(jì)的基本技能。5、本次課程設(shè)計(jì)由于學(xué)習(xí)知識(shí)面的狹窄和對(duì)一些概念的理解不夠深刻，以及缺乏實(shí)際設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，使得設(shè)計(jì)當(dāng)中出現(xiàn)了許多不妥之處，誠(chéng)請(qǐng)老師給予指正和教導(dǎo)。參考資料一 段鐵群，機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)，科學(xué)出版社；二 向敬忠，機(jī)械設(shè)計(jì)，科學(xué)出版社；三 潘承怡，機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì),科學(xué)出版社；四 戴 曙，金屬切削機(jī)